友元可以是一个函数,该函数被称为友元函数;友元也可以是一个类,该类被称为友元类。

我们已知道类具有封装和信息隐藏的特性。只有类的成员函数才能访问类的私有成员,程序中的其他函数是无法访问私有成员的。非成员函数可以访问类中的公有成员,但是如果将数据成员都定义为公有的,这又破坏了隐藏的特性。另外,应该看到在某些情况下,特别是在对某些成员函数多次调用时,由于参数传递,类型检查和安全性检查等都需要时间开销,而影响程序的运行效率。
为了解决上述问题,提出一种使用友元的方案。友元是一种定义在类外部的普通函数或类,但它需要在类体内进行说明,为了与该类的成员函数加以区别,在说明时前面加以关键字friend。友元不是成员函数,但是它可以访问类中的私有成员。友元的作用在于提高程序的运行效率,但是,它破坏了类的封装性和隐藏性,使得非成员函数可以访问类的私有成员。

一,友元函数

特点:

友元函数是能够访问类中的私有成员的成员函数。友元函数从语法上看,它与普通函数一样,即在定义上和调用上与普通函数一样。
友元关系不具对称性。即 A 是 B 的友元,但 B 不一定是 A 的友元。 友元关系不具传递性。即 B 是 A 的友元,C 是 B 的友元,但是 C 不一定是 A 的友元。
 
应用实例
下面举一例子说明友元函数的应用。

 //---------------------------------------------------------------------------

 #pragma hdrstop

 //---------------------------------------------------------------------------

 #pragma argsused

 #include <iostream>
#include <math.h>
using namespace std;
class Point
{
public:
Point(double xx, double yy)
{
x=xx;
y=yy;
};
void Getxy();
friend double Distance(Point &a, Point &b);
private:
double x, y;
};
void Point::Getxy()
{
cout<<"("<<x<<","<<y<<")"<<endl;
}
double Distance(Point &a, Point &b)
{
double dx = a.x - b.x;
double dy = a.y - b.y;
return sqrt(dx*dx+dy*dy);
}
int main(int argc, char* argv[])
{
Point p1(3.0, 4.0), p2(6.0, 8.0);
p1.Getxy();
p2.Getxy();
double d = Distance(p1, p2);
cout<<"Distance is:"<<d<<endl; system("pause");
return ;
}

说明:在该程序中的Point类中说明了一个友元函数Distance(),它在说明时前边加friend关键字,标识它不是成员函数,而是友元函数。它的定义方法与普通函数定义一样,而不同于成员函数的定义,因为它不需要指出所属的类。但是,它可以引用类中的私有成员,函数体中a.x,b.x,a.y,b.y都是类的私有成员,它们是通过对象引用的。在调用友元函数时,也是同普通函数的调用一样,不要像成员函数那样调用。本例中,p1.Getxy()和p2.Getxy()这是成员函数的调用,要用对象来表示。而Distance(p1, p2)是友元函数的调用,它直接调用,不需要对象表示,它的参数是对象。(该程序的功能是已知两点坐标,求出两点的距离。)

二,友元类

  友元除了前面讲过的函数以外,友元还可以是类,即一个类可以作另一个类的友元。当一个类作为另一个类的友元时,这就意味着这个类的所有成员函数都是另一个类的友元函数
让我们回顾一下运算符重载的“等于操作符的”定义,它是为名字空间域中定义的String 类而提供的,针对两个String 对象的“等于操作符”如下:
 bool operator==( const String &str1, const String &str2 )
{
if ( str1.size() != str2.size() )
return false;
return strcmp( str1.c_str(), str2.c_str() ) ? false : true;
}
把这个定义与被定义为成员函数的操作符定义相比较:
 bool String::operator==( const String &rhs ) const
{
  if ( _size != rhs._size )
  return false;
  return strcmp( _string, rhs._string ) ? false : true;
}
  你看到区别了吗?我们注意到:必须要修改函数定义内部对于String 类私有数据成员的引用方式。因为新的等于操作符是全局函数,不是类成员函数,它不能直接引用String 的私有数据成员,它使用访问成员函数size()和c_str()来获得String 对象的大小,以及底层的C 风格字符串。
另外一种可能的实现是把全局“等于操作符”声明为String 类的友元friend。通过把函数或操作符声明为友元,一个类可以授予这个函数或操作符访问其非公有成员的权利。
友元声明以关键字friend 开始,它只能出现在类定义中。因为友元不是授权类的成员,所以它不受其所在类的声明区域public private 和protected 的影响。这里我们选择把所有友元声明组织在一起并放在类头之后:
 class String {
  friend bool operator==( const String &, const String & );
  friend bool operator==( const char *, const String & );
  friend bool operator==( const String &, const char * );
  public:
  // ... String 类中的其他部分
};
String 类中的三个友元声明把全局域中声明的三个重载的“比较操作符”(在上节介绍)声明为String 类的友元既然这些等于操作符已经被声明为友元那么它们的定义就可以直接引用String 的私有成员了。
 // friend 操作符直接引用 String 的私有成员
// friend operators: refer to String private members directly
bool operator==( const String &str1, const String &str2 )
{
  if ( str1._size != str2._size )
  return false;
  return strcmp( str1._string, str2._string ) ? false : true;
}
inline bool operator==( const String &str, const char *s )
{
  return strcmp( str._string, s ) ? false : true;
}
// 以下略

如何判断是类的友元

  有人可能会说在这种情况下由于c_str()和size()是内联的它们提供了等价的效率,并且保留了成员封装所以没必要直接访问_size 和_string ,这是对的。使用成员访问函数而不是直接访问成员,并不总是意味着它的效率较低。由于存在这些访问函数,所以没有必要把等于操作符声明为String 类的友元。
那么我们怎样判断一个非类成员的操作符应该是类的友元还是应该使用成员访问函数呢?一般来说,类的实现者应该尽量使得名字空间函数和访问类内部表示的操作符的数目最小化。如果已经提供了访问成员函数并且它们具有等同的效率那么最好是使用这些成员函数,并且把名字空间操作符与类表示中的变化隔离开。但是如果类的实现者决定不为该类的某些私有成员提供访问成员函数,而且名字空间操作符需要引用这些私有成员才能完成它们的操作,那么就必须使用友元机制。
友元声明的最常见用法是允许非成员的重载操作符访问一个视其为朋友的类的私有成员。原因是除了提供左和右操作数的对称性外,可使非成员的重载操作符就像成员函数一样能够完全访问一个类的私有成员。
虽然友元声明的主要用处是在重载操作符上,但是在某些情况下一个名字空间函数,另一个在此之前被定义的类的成员函数或者一个完整的类必须声明为友元。
在使一个类成为另一个类的友元时,友元类的成员函数,被赋予访问授权类的非公有成员的权利。
下面我们将更详细地了解函数而不是操作符的友元声明。
一个类必须把它希望与之建立友元关系的重载函数集中的每个函数都声明为友元。
例如
 extern ostream& storeOn( ostream &, Screen & );
extern BitMap& storeOn( BitMap &, Screen & );
// ...
class Screen
{
friend ostream& storeOn( ostream &, Screen & );
friend BitMap& storeOn( BitMap &, Screen & );
// ...
};
 extern ostream& storeOn( ostream &, Screen & );
extern BitMap& storeOn( BitMap &, Screen & );
// ...
class Screen
{
friend ostream& storeOn( ostream &, Screen & );
friend BitMap& storeOn( BitMap &, Screen & );
   // ...
};

如果一个函数操纵两个不同类类型的对象而且该函数需要访问这两个类的非公有成员,则这个函数可以被声明为这两个类的友元,或者作为一个类的成员函数并声明为另一个类的友元让我们来看一看怎样做:

被声明两个类的友元声明

如果我们决定一个函数必须被声明为两个类的友元则友元声明如下
 class Window; // 只声明
class Screen {
friend bool is_equal( Screen &, Window & );
// ...
};
class Window {
friend bool is_equal( Screen &, Window & );
// ...
};

作为一个类的函数又是另一个类的友元

如果我们决定该函数必须作为一个类的成员函数并又是另一个类的友元,则成员函数声明和友元声明如下:
 class Window;
class Screen {
public:
// copy 是类 Screen 的成员
Screen& copy( Window & );
// ...
};
class Window {
// copy 是类 Window 的一个友元
friend Screen& Screen::copy( Window & );
// ...
};
只有当一个类的定义已经被看到时它的成员函数才能被声明为另一个类的友元。这并不总是能够做到的。
例如如果Screen 类必须把Window 类的成员函数声明为友元,而Window类必须把Screen 类的成员函数声明为友元。该怎么办呢?在这种情况下可以把整个Window类声明为Screen 类的友元。
例如:
 class Window;
class Screen {
friend class Window;
// ...
};
Screen 类的非公有成员现在可以被Window 的每个成员函数访问。

CPP-基础:友元的更多相关文章

  1. CPP基础

    CPP基础1. 如果没有指明访问限定符(public,private),class中默认的private,而struct中的成员默认是public的. #include <iostream> ...

  2. 个人学习记录-Cpp基础-成员初始化列表

    Translator     Translator     参考链接: https://blog.csdn.net/XIONGXING_xx/article/details/115553291http ...

  3. C++ 基础 3:类和对象

    1 类和对象 1.1 类定义 类定义是以关键字 class 开头,后跟类的名称.类的主体是包含在一对花括号中.类定义后必须跟着一个分号或一个声明列表.例如,我们使用关键字 class 定义 Box 数 ...

  4. win7 32 bit VS2012 OpenCV3.0配置

    今天看CPP基础,想起来之前在vs2012配置opencv3未成功,就忍不住再次配置一... 环境:win7 32bit vs2012 opencv3.0 主要参考这几篇博文:1,2,3 上面的博文已 ...

  5. 读书笔记—CLR via C#章节4-7

    前言 这本书这几年零零散散读过两三遍了,作为经典书籍,应该重复读反复读,既然我现在开始写博了,我也准备把以前觉得经典的好书重读细读一遍,并且将笔记整理到博客中,好记性不如烂笔头,同时也在写的过程中也可 ...

  6. 在vs2013下手把手创建/调用dll

    body { font: 16px } 参考了大佬的文章 首先,体会一下静态编译: 创建Win32Project,选DLL,添加一个.h和.cpp文件 点击生成解决方案,然后去debug目录下拷贝.l ...

  7. 双目相机标定以及立体测距原理及OpenCV实现

    单目相机标定的目标是获取相机的内参和外参,内参(1/dx,1/dy,Cx,Cy,f)表征了相机的内部结构参数,外参是相机的旋转矩阵R和平移向量t.内参中dx和dy是相机单个感光单元芯片的长度和宽度,是 ...

  8. 头部姿态估计 - OpenCV/Dlib/Ceres

    基本思想 通过Dlib获得当前人脸的特征点,然后通过旋转平移标准模型的特征点进行拟合,计算标准模型求得的特征点与Dlib获得的特征点之间的差,使用Ceres不断迭代优化,最终得到最佳的旋转和平移参数. ...

  9. QT_study

    https://blog.csdn.net/a313827758/article/details/72736552 https://blog.csdn.net/xbcreal/article/deta ...

  10. C++基础——运算符重载友元函数示例

    一.前言 其实本人学习C++的目的,只是为了体会OOP设计思想,并为利用System Verilog验证复杂设计做准备.如果想要真正做点软件方面项目级的东西,还需要掌握其他高级语言和库.框架等知识.因 ...

随机推荐

  1. Swift3.0 轮播图

    使用三个UIButton实现无限轮播:https://github.com/LXfeiYu/LXCarouselImages.git 喜欢的朋友给个星!!! 功能: 1.可以选择开启和关闭定时器 2. ...

  2. Codeforces Round #383 【总结】

    总结一下这场... 搞起大号就崩了... A题没啥问题..通过电脑到手机上提交没啥大问题: B题,讲个最严重的问题,也是最近以来最严重的问题,虽然我说你开了个数组,虽然这个数组是不是最终的答案数组,但 ...

  3. hdoj5289【RMQ+二分】【未完待续】

    思路: 对当前值查找最近满足位置: 利用RMQ求出区间最大最小值,再枚举右端点,二分区间找到满足要求的最大区间累加

  4. MySQL索引的学习

    MySQL索引的学习 关于使用mysql索引的好处,合理的设计并使用mysql索引能够有效地提高查询效率.对于没有索引的表,单表查询可能几十万数据就是平静,在大型网站单日可能会产生几十万甚至几百万的数 ...

  5. 笔记-JavaWeb学习之旅8

    Window对象-定时器方法 <!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset= ...

  6. BZOJ3224普通平衡树

    洛谷题面链接 很早就过了,太久没打了,原本是在noip前用来练emacs的手感的. noip炸了,就滚回来更博客了(安排的计数任务刷不动,学不会容斥,打发时间...) 众所周知,splay是个好算法, ...

  7. netty与MQ使用心得

    最近在做分布式的系统,使用netty与mq进行远程RPC调用,现将心得经验总结一下. 我们公司的服务器在云端机房,在每一个店面有一个服务器,店面服务器外网无法访问. 我们的做法是店面服务器在启动时与云 ...

  8. POJ-1258-Agri Ned

    链接:https://vjudge.net/problem/POJ-1258#author=fuxianda 题意: 有n个农场,已知这n个农场都互相相通,有一定的距离,现在每个农场需要装光纤,问怎么 ...

  9. AtCoder Beginner Contest 051 ABCD题

    A - Haiku Time limit : 2sec / Memory limit : 256MB Score : 100 points Problem Statement As a New Yea ...

  10. 自己写一个轻量的JqueryGrid组件

    接触mvc不久,突然没有了viewstate和服务端控件处处都觉得不顺手,很多在webform时不必要考虑的问题都出现在眼前,这其中分页时查询条件保持的问题又是最让我头疼的事情,权衡再三,决定用aja ...